(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを収納する電槽と、該電槽の上面を覆うとともに表面にガス通路が形成された蓋と、該ガス通路を覆う上蓋とを有し、
前記蓋と上蓋との間に隙間を形成し、この隙間を排気口とし、
前記排気口の高さ方向に関する寸法は、０．２７ｍｍ以下であることを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
請求項１記載の鉛蓄電池において、上蓋はヒンジによって蓋と一体化されるとともに前記ヒンジの一部を欠除させて排気口を形成したことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項３】
請求項１記載の鉛蓄電池において、上蓋と蓋とは一部を残して超音波溶着又はヒートシールによって一体化され、残した一部に排気口を形成したことを特徴とする鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一括排気構造を備えた鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のセルを備えるモノブロック式の鉛蓄電池の排気構造には、大別して、セルごとに排気栓を設けた個別排気方式と各セルから排出されたガスを集中排気室に導き、該集中排気室からガスを集中して外部に排出する一括排気方式がある。個別排気方式に比べて、一括排気方式は部品点数が少なくて済むこと、極板の上部空間の容積を小さくすることが可能であって、電池の容量を減らすことなく電池の小型化が図れる、などの利点があるところから、車載用の鉛蓄電池に広く採用されるようになっている。
【０００３】
一括排気方式では、セルごとには排気弁を装着せずに前述の集中排気室が電池外に開口する出口側に１つの排気弁を装着している。このような鉛蓄電池の一括排気方式に関しては、従来、電解液がミストまたは水蒸気の形で電池外へ逸出するのを防止し、電池の内圧が上昇しないようにガスを排出させる点に関する、いくつかの提案がなされている。
【０００４】
たとえば、特許文献１には、６セルを３セルずつの２つの一括排気経路に分けて各排気経路の一括排気口部に多孔体材料を装着したものが開示されている。ところが、特許文献１記載のような構成では、ガスとともに排出される電解液のミストや水蒸気によって多孔体材料が目詰まりし、ガスの排出機能が低下するという課題がある。このような課題を解決するものとして、特許文献２のような提案がなされている。特許文献２には、電槽側面から電槽上部にかけて排気通路を形成することによって、その距離を長くし、排気ガスが排気通路を通過する途中で酸霧を結露させるようにして、排気通路の端部に配置されている防爆フィルターの目詰まりを防止するとともに排気ガスへの引火爆発の影響を防爆フィルターによって阻止したものが開示されている。ところが、特許文献２記載のような構成では、電槽側面を開口させて隔壁によって複数のセル室を区画形成した電池に限ってのみ実現できるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１７１８９１号公報
【特許文献２】特開２０００−３３１６６２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した提案は、多孔体材料や防爆フィルターが必要になるため、部品点数の増加によるコストの増大や部品の経時劣化いう問題を有していた。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係る鉛蓄電池は、複数のセルを収納する電槽と、該電槽の上面を覆うとともに表面にガス通路が形成された蓋と、該ガス通路を覆う上蓋とを有し、前記蓋と上蓋との間に隙間を形成し、この隙間を排気口とし、前記排気口の高さ方向に関する寸法は、０．２７ｍｍ以下であることを特徴（請求項１）とし、また、前記鉛蓄電池において、上蓋はヒンジによって蓋と一体化されるとともに前記ヒンジの一部を欠除させて排気口を形成したことを特徴（請求項２）とし、また、前記鉛蓄電池において、上蓋と蓋とは一部を残して超音波溶着又はヒートシールによって一体化され、残した一部に排気口を形成したことを特徴（請求項３）とし、このような排気口とすることによって前記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
すなわち、上記した構成の排気口にすることにより、部品点数を少なくすることができて、排気口から引火原因が侵入しないようにすることができる。従って、上記した提案にあるような多孔体材料や防爆フィルターを備えたことによるコストの増大や部品の経時劣化という問題の排除に寄与することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１に係る鉛蓄電池の構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る鉛蓄電池の構成を示した斜視図である。
【図３】排気弁９が位置する凹部３２の要部断面図である。
【図４】確認試験用部材の斜視図である。
【図５】実施形態１、２に係る鉛蓄電池の側面図である。
【図６】ヒンジを用いて排気口を形成した例に係る鉛蓄電池の斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の詳細について、実施形態により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１１】
（実施形態１）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る６セルモノブロック型の鉛蓄電池１１の構成を示した斜視図である。２は電槽で、その内部は図示していないが、電池の短側辺に平行に配置された５個の隔壁によって６セルに分割されており、各セルには正極板、負極板およびセパレータからなる極板群と該極板群に保持された希硫酸からなる電解液が収納されている。３は蓋で、表面にガス通路３０が形成され、裏面が前記電槽２の開口部を覆うように装着される。４は上蓋で、前記蓋３の表面のガス通路３０を覆って装着される。前記電槽２、蓋３及び上蓋４はいずれもポリプロピレン樹脂の成形体である。電槽２と蓋３とは超音波溶着又はヒートシールによって装着される。なお、５は隙間治具で、蓋３と上蓋４とを超音波溶着する際に、又はヒートシールする際に、蓋３と上蓋４との間に介在させて、図１（ｂ）に示したような排気口６が形成されるようにする。７は鉛合金製の正極端子、８は鉛合金製の負極端子である。
【００１２】
図１（ａ）、（ｂ）に示した如く、蓋３のガス通路３０には、６つのセルに対応して開口が設けられ、図１の左側から４つ目のセル（右側から３つ目のセル）に対応する開口を除く５個の開口は各セルからのガスを排出するガス排出口３１で、これらのガス排出口３１から排出されたガスはガス通路３０を経て、左側から４つ目のセル（右側から３つ目のセル）に対応する開口（通気口３１ａ）からセル内に流入した後、排気弁９を通過して排気口６から電池外に排出されるように、排気弁９は周縁の隔壁９０によってガス通路３０と隔離されている。そのため、本発明においては、排気口６を、上記のような隙間治具５を用いて形成することで、引火原因が侵入しないようにしている。本実施形態では、後述する確認試験の結果に基づいた隙間治具５を用いることで、排気口６の高さと幅を設定している。この隙間治具５は、上蓋４と蓋３とを超音波溶着又はヒートシールによって一体化する際の溶着代によって排気口６が形成されるように、その部分に介在させて超音波溶着又はヒートシールした後で除去することで、上記した形状の排気口６が形成されるようにしている。
【００１３】
（実施形態２）
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る６セルモノブロック型の鉛蓄電池１２の構成を示した斜視図で、図１（ａ）、（ｂ）と共通する部分には同じ符号を付して説明は省略する。本実施形態２に係る鉛蓄電池１２と前記実施形態１に係る鉛蓄電池１１との相違点は、蓋３に設けていた排気弁９を上蓋４に設け、この排気弁９を覆う上蓋カバー４０を設けたことである。
【００１４】
図２（ａ）、（ｂ）のような形状にすることで、ガス排出口３１から排出されたガスはガス通路３０に集められた後、図３の断面図に示した開口９１ａを通って排気弁９の内側の空間、すなわち前記開口９１ａの周囲に設けられた環状突起９１ｂで囲まれた空間に移動し、この空間から排気弁９を通過して、排気口６から電池外に排出される。
【００１５】
この実施形態２においても、隙間治具５は、上蓋４と上蓋カバー４０とを超音波溶着又はヒートシールによって一体化する際の溶着代によって排気口６が形成されるように、その部分に介在させて超音波溶着又はヒートシールした後で除去することで、上記した形状の排気口６が形成されるようにしている。
【００１６】
上記した実施形態１、２における隙間治具５の寸法を決めるに際し、以下のような確認試験を行った。すなわち、部材の嵌合のさせ方によって隙間の幅及び高さ（排気口の幅及び高さに相当）が調整でき、該部材の厚さを変えることによって奥行き（排気室の長さに相当）が調整できるようにした図４の斜視図に示したような凹凸のポリプロピレン製の部材を用い、この部材で形成した壁面の一方側に充電末期の鉛蓄電池から発生した水素ガス（濃度１０％）を捕集して送出し、部材相互の嵌合のさせ方を変えることで隙間の幅と高さを調整しつつ、前述した隙間から、他方側に配置したスパーク源に前記水素ガスを送出させて、水素ガスとスパーク源との引火の発生の有無を調査する試験である。なお、本確認試験は温度が２５℃、湿度が４５％の室内にて行い、表１に前記確認試験の結果を示す。
【００１７】
【表１】
0005402465.tif 000002
【００１８】
表１のテストＮｏ.１〜Ｎｏ.８に示したように、隙間の幅が５ｍｍ、隙間の高さが０．２ｍｍの場合は、長さを１．５ｍｍから１３０ｍｍまで変化させても、引火は発生しなかった。これに対し、表１のテストＮｏ.１７〜Ｎｏ.２０に示したように、隙間の幅が５ｍｍ、長さが１３０ｍｍの場合は、高さを０．３ｍｍにし、さらに０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、１．０ｍｍのように変化させると、いずれも引火が発生した。このことから、隙間の幅がテストＮｏ.１〜Ｎｏ.８とテストＮｏ.１７〜Ｎｏ.２０とで同じ５ｍｍであっても、隙間の高さが０．２ｍｍから０．３ｍｍに増加すると、引火が発生していることがわかる。なお、テストＮｏ.１〜Ｎｏ.８とテストＮｏ.１７〜Ｎｏ.２０とから、同じ長さの１３０ｍｍを選択したのは、引火が発生しなかったテストＮｏ.１〜Ｎｏ.８のうちでも、最も引火し難いと思われたものでテストＮｏ.１７〜Ｎｏ.２０を行おうとしたためである。
【００１９】
上記した試験結果から、隙間の高さが０．２ｍｍと０．３ｍｍとの間に、引火の有無が分かれる臨界点が存在すると思われたので、長さを上記テストＮｏ.８のそれと同じにして隙間の高さを０．２ｍｍから徐々に大きくしていったところ、テストＮｏ.１１に示したように、隙間の高さは０．２７ｍｍになっても引火が発生せず、長さを上記テストＮｏ.１７のそれと同じにして隙間の高さを０．３ｍｍから徐々に小さくしていったところ、テストＮｏ.１５に示したように、隙間の高さは０．２８ｍｍになっても引火が発生することがわかった。このことから、隙間の幅を５ｍｍにした場合、隙間の高さが０．２７ｍｍと０．２８ｍｍとの間に、引火の有無が分かれる臨界点が存在していることがわかる。
【００２０】
次に、上記した引火の有無が分かれる臨界点が隙間の幅を変化させた場合に、どのように変化するかを調べるために、隙間の高さを０．２７ｍｍにし、隙間の幅を３ｍｍにしたテストＮｏ.１０と隙間の幅を２０ｍｍにしたテストＮｏ.１２とについて、同様の試験で確認したところ、いずれも引火が発生せず、隙間の高さを０．２８ｍｍにし、隙間の幅を３ｍｍにしたテストＮｏ.１４と隙間の幅を２０ｍｍにしたテストＮｏ.１６とについて、同様の試験で確認したところ、いずれも引火が発生することがわかった。このことから、引火の有無が分かれる臨界点は隙間の幅による影響は受けないことがわかる。
【００２１】
また、上記したテストＮｏ.１〜Ｎｏ.８とテストＮｏ.１７〜Ｎｏ.２０の試験結果から、引火の有無が分かれる臨界点は長さの影響を受けないように思われるが、引火が発生しなかった隙間の高さが０．２７ｍｍ、隙間の幅が３ｍｍ、長さが１３０ｍｍのテストＮｏ.１０に対し、長さを１．５ｍｍにしたテストＮｏ.９について、同様の試験で確認したところ、引火は発生しなかったことがわかり、引火が発生した隙間の高さが０．２８ｍｍ、隙間の幅が３ｍｍ、長さが１３０ｍｍのテストＮｏ.１４に対し、長さを１．５ｍｍにしたテストＮｏ.１３について、同様の試験で確認したところ、引火は発生したことがわかり、引火の有無が分かれる臨界点は長さの影響を受けないことが確認できた。
【００２２】
上記した確認試験の結果から、図５のＢを変えることによって排気口６の高さが調整できるような隙間治具５を準備することで、引火原因の侵入を排除することが可能となる。なお、隙間治具５によって図５のＡを変えることもできるが、上記した確認試験の結果によれば、排気口６の幅の任意に調整すればよいことから、図５のＡは任意に調整すればよい。
【００２３】
次に、上記した確認試験を、同じ温度（２５℃）で湿度を３０％と９０％に調整して行った場合、さらに同じ湿度（４５％）で温度を１０℃と４０℃に調整して行った場合も、引火の有無が分かれる臨界点は隙間の幅や長さによる影響は受けず、隙間の高さのみの影響を受けることがわかった。このメカニズムは明らかでないが、隙間の高さを変化させることで、最初に水素ガスとスパーク源とが引火することによって発生した熱は隙間の幅や長さを変化させた場合にはその伝わり方に変化が生じないのに対し、隙間の高さを変化させた場合にはその伝わり方に変化が生じることによることが考えられる。
【００２４】
上記した実施形態では、蓋３と上蓋４との間に隙間を形成するのに隙間治具５を用いたが、図６に示した鉛蓄電池１１ａのように、上蓋４と蓋３との間にヒンジ４１を設け、該ヒンジ４１の一部を欠除させた欠除部４１ａを設けておき、上蓋４を蓋３に嵌着させる際に、前記欠除部４１ａによって排気口６が形成されるようにすることもできる。この場合も、上蓋４を蓋３に嵌着させた際に、上記した確認試験の結果に基づき、排気口６の高さＢが０．２ｍｍから０．２７ｍｍの間になるようにヒンジ４１の欠除部４１ａを設けるようにすればよく、排気口６の幅はヒンジの強度が維持できるようにすればよい。なお、上記実施形態で隙間治具５を用いたのは、蓋３と上蓋４とを超音波溶着又はヒートシールによって溶着する際に、その溶着代が熱で軟化して隙間の高さが所定値の排気口の形成ができなくなるのを防止するためであり、前述のような排気口の形成ができるのであれば、隙間治具５に代えて、排気弁９が設けられた空間の蓋３の表面に突起を設けるか、前記空間に対応する上蓋４の裏面に突起を設けておいて、超音波溶着又はヒートシールによって溶着することでもよい。
【００２５】
また、上記した実施形態では、排気口６は１箇所に設けることを想定しているが、複数箇所に設けたものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
上記した如く、本発明は、セルから排出されるガスを円滑に電池外に排出させることができるとともに、排気口を引火原因が侵入しない寸法にしたことにより、経年劣化が懸念される防爆フィルターを用いずに信頼性を向上させることができるから、その産業上の利用可能性が大である。
【符号の説明】
【００２７】
１１    鉛蓄電池
１１ａ  鉛蓄電池
１２    鉛蓄電池
２    電槽
３    蓋
３０    ガス通路
３１    ガス排気口
３１ａ  通気口
４    上蓋
４０    上蓋カバー
４１    ヒンジ
５    隙間治具
６    排気口
７    正極端子
８    負極端子
９    排気弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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